材料物理

材料物理

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作者：張德 主編

出版日期：2011年6月 書號：978-7-122-10822-7

開本：16 裝幀：平 版次：1版1次 頁數：183頁

本書力圖從微觀本質出發，並運用統計物理、能帶理論的基礎知識，解析材料的宏觀物理性質。全書共七章，內容包括統計物理基礎、材料的點缺陷、材料的熱學、材料的磁學、材料的電導、材料的光電子學、電介質材料的極化等。重點介紹了材料物理的基本知識、基本原理。

本書不僅可作為材料類專業及應用物理、應用化學、寶石等相關專業本科生、研究生的教材或參考書，也可作為從事材料研究、生產、應用及其他相關行業科技人員的參考書。

第1章統計物理基礎1

11宏觀量的統計性質1

111宏觀態宏觀量1

112微觀態微觀量1

113宏觀量與微觀量的關係1

114統計假設1

115概率密度2

12微觀粒子系統2

121微觀粒子的特徵2

122微觀粒子系統的相空間2

123近獨立粒子系統4

13玻耳茲曼統計4

131經典、近獨立粒子系的微觀態數4

132玻耳茲曼分佈函數5

133粒子系在有勢場中的密度分佈7

14費米統計8

141費米子系的微觀態數8

142費米分佈函數及量子態數9

143費米能級10

15玻色統計11

151玻色子系的微觀態數11

152玻色分佈函數及量子態數12

153玻色愛因斯坦凝聚13

第2章材料的點缺陷16

21晶體結構的缺陷16

22點缺陷的類型及缺陷反應17

221點缺陷的構型分類及符號17

222點缺陷反應式的書寫規則18

223點缺陷的濃度18

23點缺陷的形成19

231本徵缺陷19

232雜質缺陷20

233非化學計量缺陷25

234點缺陷的締合27

24缺陷平衡27

241本徵缺陷的熱力學平衡27

242非化學計量缺陷的平衡30

243雜質缺陷的平衡31

244溫度對缺陷平衡的影響32

25點缺陷的擴散33

251擴散的宏觀規律33

252擴散的微觀機制34

253擴散係數37

第3章材料的熱學39

31晶格振動及能量39

32材料的熱容39

321晶態材料熱容的經驗定律和經典理論40

322愛因斯坦熱容模型40

323德拜熱容模型42

324自由電子熱容43

325材料熱容與結構、狀態的關係44

33材料的熱膨脹46

331熱膨脹係數46

332固體材料熱膨脹機理47

333熱膨脹與其他性能的關係49

334影響熱膨脹的因素50

335負熱膨脹52

34材料的熱傳導54

341固體材料熱傳導的宏觀規律54

342固體材料熱傳導的微觀機理55

343熱傳導的影響因素57

第4章材料的磁學63

41材料的磁性分類63

411磁性分類63

412五種磁性的磁結構特徵64

42原子(離子)的磁性65

421電子軌道角動量和軌道磁矩66

422電子自旋角動量和自旋磁矩67

423原子的總角動量和總磁矩67

424洪特(Hund)法則68

43抗磁性及順磁性69

431抗磁性69

432順磁性的半經典理論69

433稀土及鐵族元素的有效玻爾磁子數71

44鐵磁性72

441鐵磁性的特徵72

442外斯的分子場理論72

443自發磁化的直接交換作用75

444鐵磁性的能帶理論模型78

45反鐵磁性及亞鐵磁性79

451反鐵磁性79

452亞鐵磁性80

453尖晶石型鐵氧體81

454石榴石型鐵氧體83

46磁相互作用能及磁化機理84

461磁相互作用能84

462磁疇88

463磁化機理90

464磁化曲線及磁滯回線91

第5章材料的電導93

51載流子及其遷移93

511載流子及其遷移機理93

512電阻率、電導率、遷移率94

513電子遷移率及電子有效質量95

52平衡半導體的電子電導96

521平衡載流子的濃度97

522本徵半導體的平衡載流子濃度98

523雜質半導體的平衡載流子濃度99

524雜質補償半導體及其平衡載流子的濃度103

525簡併半導體103

53非平衡載流子104

531非平衡載流子的注入104

532非平衡載流子的複合105

533准費米能級106

54pn結107

541平衡pn結的形成及能帶107

542外加電壓下的非平衡pn結109

55材料的離子電導110

551離子電導率110

552離子遷移率110

56快離子導體112

561快離子導體的導電特徵112

562幾類典型的快離子導體結構類型及導電特徵112

563快離子導體的結構特徵118

564影響離子遷移的因素118

第6章材料的光電子學121

61材料的光吸收121

611吸收係數和吸收率121

612吸收光譜121

613本徵吸收122

614激子及激子吸收123

615自由載流子吸收124

616雜質吸收124

617晶格振動吸收125

62材料的光發射125

621發光類型126

622材料發光的基本性質126

623半導體發光128

624分立中心發光131

63光電導效應和光生伏特效應135

631光電導效應135

632光生伏特效應138

64材料的激光139

641激光的特性139

642自發輻射、受激輻射和受激吸收140

643分佈反轉142

644幾種典型激光器及其發光機理142

第7章電介質材料的極化150

71極化的微觀形式150

711極化及克勞修斯莫索蒂方程150

712極化的微觀形式152

713多相材料極化的混合法則158

714介電常數的溫度係數159

72壓電性159

721晶體的對稱性與壓電性160

722α石英晶體的正壓電效應161

723α石英晶體的逆壓電效應164

724壓電常數矩陣165

725電致伸縮166

73自發極化與熱釋電性167

731自發極化與晶體結構167

732熱釋電效應168

74鐵電性169

741鐵電性及其宏觀特徵169

742鐵電晶體的結構相變169

743電疇結構及電滯回線174

744多晶鐵電材料的技術極化177

745鐵電體的摻雜改性178

75反鐵電性179

參考文獻182